本發(fā)明涉及視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理方法和裝置。

背景技術(shù)：

目前，沿海部署的海岸監(jiān)視雷達(dá)，能夠監(jiān)視近岸目標(biāo)包括海面船只和低空飛行物的動(dòng)態(tài)，以便快速發(fā)現(xiàn)和處置海防警情。對(duì)于雷達(dá)監(jiān)控到的回波圖像，一般在前端雷達(dá)終端上顯示。

對(duì)于無(wú)人值守的場(chǎng)景下，需要在遠(yuǎn)離雷達(dá)裝備的各級(jí)監(jiān)控中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收海岸監(jiān)視雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)，在PC平臺(tái)上實(shí)時(shí)還原顯示雷達(dá)回波圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤。為滿足上述新的需求，在PC平臺(tái)上進(jìn)行雷達(dá)回波顯示，而現(xiàn)有的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)存在如下缺陷：

1)將雷達(dá)回波數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)屏幕顯示器上的像素點(diǎn)，顯示出來(lái)的雷達(dá)回波圖像會(huì)出現(xiàn)很多有規(guī)律的條紋，影響顯示效果，不利于態(tài)勢(shì)判斷；

2)雷達(dá)實(shí)時(shí)成像屏幕刷新速度快，PC機(jī)直接繪圖的刷新速度達(dá)不到要求，會(huì)造成圖像閃爍嚴(yán)重，人眼完全無(wú)法觀測(cè)到穩(wěn)定的圖像；

3)雷達(dá)回波圖像疊加衛(wèi)星地圖顯示，有助于直觀地觀察到目標(biāo)與海岸、島嶼等重要地標(biāo)的地理位置關(guān)系，形成清晰的近岸態(tài)勢(shì)，而目前雷達(dá)回波圖像與衛(wèi)星地圖無(wú)法精確配準(zhǔn)，特別是在雷達(dá)切換量程、偏心時(shí)需要同步更新疊加的衛(wèi)星地圖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理方法和裝置，能夠解決上述提到的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問(wèn)題。所述方法包括：

接收到一幀雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)時(shí)，判斷所述雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的徑向采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)是否小于K/2，和/或，判斷雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的圓周采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)是否小于π*K，其中，與雷達(dá)回波繪制的圓形相切的正方形區(qū)域分辨率為K*K；

若小于，則在徑向和/或圓周向進(jìn)行雙線性插值方式補(bǔ)齊所缺的采樣點(diǎn)；

獲取回波采樣數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)，計(jì)算所述極坐標(biāo)對(duì)應(yīng)方位角的三角函數(shù)值；

對(duì)所述方位角和所述極坐標(biāo)進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取整得到取整誤差；

所述取整誤差大于誤差門(mén)限時(shí)，進(jìn)行線性插值補(bǔ)償；所述取整誤差小于等于誤差門(mén)限時(shí)，直接取整。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理裝置，所述裝置包括插值門(mén)限補(bǔ)償模塊和抑制圖像閃爍模塊；

所述插值門(mén)限補(bǔ)償模塊包括判斷單元和補(bǔ)償單元，

所述判斷單元用于接收到一幀雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)時(shí)，判斷所述雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的徑向采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)是否小于K/2，和/或，判斷雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的圓周采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)是否小于π*K，其中，與雷達(dá)回波繪制的圓形相切的正方形區(qū)域分辨率為K*K；

所述補(bǔ)償單元用于在所述判斷單元的判定結(jié)果為小于時(shí)，在徑向和/或圓周向進(jìn)行雙線性插值方式補(bǔ)齊所缺的采樣點(diǎn)；并獲取回波采樣數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)，計(jì)算所述極坐標(biāo)對(duì)應(yīng)方位角的三角函數(shù)值；對(duì)所述方位角和所述極坐標(biāo)進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取整得到取整誤差；所述取整誤差大于誤差門(mén)限時(shí)，進(jìn)行線性插值補(bǔ)償；所述取整誤差小于等于誤差門(mén)限時(shí)，直接取整；

所述抑制圖像閃爍模塊，用于將所述雷達(dá)回波數(shù)據(jù)極坐標(biāo)的方位角和距離，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)為直角坐標(biāo)系的橫縱坐標(biāo)；根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)獲取像素點(diǎn)的顯存位置值，存儲(chǔ)所述顯存位置值。

本發(fā)明提供的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案，分別提出回波圖像條紋消除、圖像刷新閃爍抑制、衛(wèi)星地圖精確配準(zhǔn)方法，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字化回波顯示中圖像顯示漏點(diǎn)補(bǔ)償、圖像閃爍及衛(wèi)星地圖疊加定位的問(wèn)題提供了有效的解決方法，速度快、實(shí)現(xiàn)效率高。

附圖說(shuō)明

下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中：

圖1a示出了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)未處理的顯示效果圖；

圖1b示出了現(xiàn)有技術(shù)中雷達(dá)圖像上出現(xiàn)顯示漏點(diǎn)形成的紋路圖；

圖1c示出了圖1b局部放大的紋路細(xì)節(jié)圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例一中雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理方法流程圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例一補(bǔ)償采樣密度不足的補(bǔ)償方式；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例一中回波數(shù)據(jù)處理流程圖；

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例一中單色回波顯示圖；

圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例一中雷達(dá)回波與衛(wèi)星地圖的疊加效果圖；

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例二中雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是所有實(shí)施例的窮舉。并且在不沖突的情況下，本說(shuō)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以互相結(jié)合。

雷達(dá)回波圖像上因顯示原因出現(xiàn)的紋路會(huì)嚴(yán)重影響成像效果，干擾對(duì)監(jiān)視目標(biāo)的觀察，因此本發(fā)明通過(guò)分析提出了相應(yīng)的補(bǔ)償措施，使回波圖像準(zhǔn)確、清晰、飽滿。

雷達(dá)回波顯示的本質(zhì)是雷達(dá)回波數(shù)據(jù)到屏幕像素點(diǎn)的映射，每個(gè)雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)具有方位、距離、幅度值三維特征。雷達(dá)回波圖像出現(xiàn)條紋的直接原因是屏幕上顯示區(qū)域的某些像素點(diǎn)未被根據(jù)回波值改變，一直保持初始的底色，這些像素點(diǎn)稱之為顯示漏點(diǎn)。

回波圖像條紋產(chǎn)生原因主要是這些顯示漏點(diǎn)，而雷達(dá)回波圖像成像出現(xiàn)顯示漏點(diǎn)的原因主要有兩個(gè)方面：采樣密度不足、運(yùn)算取整誤差。

1)采樣密度不足：

目前所用某型海岸監(jiān)視雷達(dá)的采樣方式是：雷達(dá)旋轉(zhuǎn)一周(360°)等角度間隔采樣N條徑向掃描線；每切換一個(gè)量程，雷達(dá)硬件自動(dòng)在此量程范圍內(nèi)沿徑向等距離采樣M點(diǎn)，量程外再采樣2M點(diǎn)供偏心用。每點(diǎn)的回波強(qiáng)度(8位采樣，256灰度等級(jí))，0表示回波強(qiáng)度最弱，255最強(qiáng)。一幀雷達(dá)采樣數(shù)據(jù)為角度i方向沿徑向由近到遠(yuǎn)所有采樣點(diǎn)的采樣值集合。其中每個(gè)采樣點(diǎn)的方位角，采樣點(diǎn)到中心的實(shí)際距離與當(dāng)前量程Range相關(guān)，。

雷達(dá)終端為了能清晰地監(jiān)視近岸目標(biāo)，顯示分辨率至少達(dá)到1280*1024甚至更高，即一幀雷達(dá)圖像至少采樣1M(1M＝1024*1024)以上像素點(diǎn)數(shù)據(jù)。由于我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，海岸監(jiān)視雷達(dá)數(shù)量很大，要求設(shè)備成本盡可能低，大量已布防的設(shè)備只是經(jīng)過(guò)后期改造達(dá)到使用要求，且網(wǎng)絡(luò)流量也有嚴(yán)格限制，因此雷達(dá)的采樣密度不可能太高。因此，采樣點(diǎn)數(shù)往往小于屏幕像素個(gè)數(shù)，屏幕上某些位置的像素點(diǎn)的顯示值無(wú)法直接由原始采樣數(shù)據(jù)確定，造成圖像上出現(xiàn)漏點(diǎn)形成的紋路，嚴(yán)重影響觀察效果。

某型海岸監(jiān)視雷達(dá)實(shí)際采樣參數(shù)是圓周采樣1800條掃描線，每條采樣線角度間隔0.2度，徑向當(dāng)前量程內(nèi)采樣320點(diǎn)。雷達(dá)終端回波顯示區(qū)域分辨率1024*1024，實(shí)際顯示效果如圖1a所示。采樣密度不足帶來(lái)徑向和圓周向兩個(gè)方向的顯示漏點(diǎn)，而且，離中心越遠(yuǎn)的位置圓周向的顯示漏點(diǎn)越多。

2)運(yùn)算取整誤差：

回波采樣數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系是以雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)為中心的極坐標(biāo)系，而雷達(dá)終端顯示屏幕采用直角坐標(biāo)系。在雷達(dá)終端的顯示屏幕上，左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)在屏幕上的坐標(biāo)(CenterX，CenterY)，則采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)到顯示屏幕坐標(biāo)為(Xij，Yij)；

在上述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，需要計(jì)算對(duì)應(yīng)方位角的三角函數(shù)Sin、Cos值再進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，且屏幕坐標(biāo)只能是整數(shù)值，還需要對(duì)運(yùn)算結(jié)果取整。由于浮點(diǎn)運(yùn)算之后的取整誤差，造成極坐標(biāo)與屏幕直角坐標(biāo)間不會(huì)一一對(duì)應(yīng)，即使相鄰掃描線的方位角差值小到了能夠覆蓋最大顯示圓周的所有像素，還是會(huì)造成圖像上出現(xiàn)顯示漏點(diǎn)形成的紋路。如圖1b所示，以顯示區(qū)域半徑個(gè)像素計(jì)算，最大圓周的像素值為，以每周3300(>3216)條掃描線繪制回波圖像，把所有回波點(diǎn)的強(qiáng)度設(shè)為最大值對(duì)應(yīng)的顏色為白色，屏幕上回波顯示圓形范圍內(nèi)應(yīng)該全部繪制成白色，但實(shí)際顯示時(shí)回波圖的一些區(qū)域明顯漏出了黑色的底色。圖1c是局部放大的紋路細(xì)節(jié)，這說(shuō)明在采樣密度不足的原因之外，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)的取整誤差也是產(chǎn)生顯示漏點(diǎn)的原因。

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明提出雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理方法，具體包括：

步驟101：接收到一幀雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)時(shí)，判斷所述雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的徑向采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)是否小于第一預(yù)設(shè)值，和/或，判斷雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的圓周采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)是否小于第二預(yù)設(shè)值；

其中，第一預(yù)設(shè)值為K/2，第二預(yù)設(shè)值為π*K，與雷達(dá)回波繪制的圓形相切的正方形區(qū)域分辨率為K*K；

步驟:102：若小于，則在徑向和/或圓周向進(jìn)行雙線性插值方式補(bǔ)齊所缺的采樣點(diǎn)；

這種方式是針對(duì)采樣密度不足提出的雙向分段補(bǔ)償方法。

步驟103：獲取回波采樣數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)，計(jì)算所述極坐標(biāo)對(duì)應(yīng)方位角的三角函數(shù)值；

步驟104：對(duì)所述方位角和所述極坐標(biāo)進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取整得到取整誤差；

步驟105：所述取整誤差大于誤差門(mén)限時(shí)，進(jìn)行線性插值補(bǔ)償；所述取整誤差小于等于誤差門(mén)限時(shí)，直接取整。

步驟103-步驟105是針對(duì)取整誤差的插值門(mén)限補(bǔ)償方法。

本發(fā)明針對(duì)采樣密度不足、運(yùn)算取整誤差兩種情況，提出了不同的補(bǔ)償方案：

方案一：針對(duì)采樣密度不足的雙向分段補(bǔ)償方法

雷達(dá)回波繪制區(qū)域?yàn)閳A形，與其相切的正方形區(qū)域分辨率K×K。為了獲得清晰飽滿的回波圖像，即覆蓋顯示區(qū)域所有像素點(diǎn)，要求徑向采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)為R＝K/2，圓周采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為C＝2×π×R＝π×K。在采樣點(diǎn)數(shù)達(dá)不到上述指標(biāo)時(shí)，需要通過(guò)補(bǔ)償算法以插值方式補(bǔ)齊所缺的采樣點(diǎn)。

理想的補(bǔ)償方式是如圖3所示，在采樣點(diǎn)Pij周?chē)a(bǔ)齊圖中的扇形區(qū)域，在極坐標(biāo)系中，可以分別在徑向和圓周向進(jìn)行雙線性插值。

徑向采樣點(diǎn)數(shù)目不小于徑向像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，如果均勻補(bǔ)點(diǎn)，則Pij與Pij-1之間點(diǎn)數(shù)：

但實(shí)際上在圖1a中可以看到，由于是等距離采樣，靠近圓心，采樣密度足夠，甚至若干采樣點(diǎn)位置會(huì)出現(xiàn)重疊，而遠(yuǎn)離圓心處，才會(huì)由于采樣密度不足出現(xiàn)離散。因此可以根據(jù)顯示器分辨率及雷達(dá)的實(shí)際采樣密度，采取根據(jù)距離分段插值的方式，減少不必要的插值操作。

圓周向插值的數(shù)量由雷達(dá)顯示半徑?jīng)Q定，插值后采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)不小于顯示圓周的像素點(diǎn)，這樣才能保證回波充滿顯示器所有像素。

圓周向采樣線補(bǔ)償把需要補(bǔ)償?shù)牟蓸泳€在整個(gè)圓周均勻分布，則每?jī)蓷l原始采樣線之間需要補(bǔ)償?shù)牟蓸泳€數(shù)：，補(bǔ)償線數(shù)<1的為便于計(jì)算直接補(bǔ)1條采樣線，補(bǔ)償線數(shù)>3采樣密度過(guò)低，圖像失真較嚴(yán)重，一般設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟蓸用芏龋沟脙蓷l采樣線之間最多補(bǔ)一條，圖像效果較好。采樣線上各點(diǎn)采樣值由前后相鄰兩條采樣線的平均值確定。

方案二：針對(duì)取整誤差的插值門(mén)限補(bǔ)償方法

計(jì)算三角函數(shù)和浮點(diǎn)乘法時(shí)，權(quán)衡精度和運(yùn)算速度，采用兩位小數(shù)的浮點(diǎn)精度，完成所有中間運(yùn)算步驟，最后對(duì)計(jì)算結(jié)果取整時(shí)，設(shè)置誤差門(mén)限，取整誤差小于誤差門(mén)限的點(diǎn)直接取整，取整誤差大于誤差門(mén)限的點(diǎn)進(jìn)行線性插值補(bǔ)償。誤差門(mén)限根據(jù)屏幕分辨率和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)值確定，保證圖像顯示效果的前提下，盡可能減少運(yùn)算量。

方案三：基于查表策略的顯示漏點(diǎn)消除方法

經(jīng)過(guò)上述補(bǔ)償之后，雷達(dá)圖像的漏點(diǎn)紋路完全消除，圖像清晰飽滿。但大量的實(shí)時(shí)浮點(diǎn)運(yùn)算占用CPU資源較多，甚至造成圖像顯示明顯滯后。

為了提高速度，可以采用查表策略。將雷達(dá)回波數(shù)據(jù)極坐標(biāo)的方位角和距離，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)為直角坐標(biāo)系，用于顯示在屏幕上，進(jìn)而通過(guò)直接查表完成坐標(biāo)變換。

根據(jù)雷達(dá)實(shí)際采樣密度和顯示分辨率，可以確定徑向采樣點(diǎn)數(shù)和圓周采樣角度及補(bǔ)償數(shù)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析及實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前采用的某型雷達(dá)實(shí)際采樣密度圓周采樣1800條掃描線，補(bǔ)償后形成3600條掃描線。徑向?qū)嶋H采樣點(diǎn)數(shù)320點(diǎn)，補(bǔ)償后640點(diǎn)。程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，數(shù)組下標(biāo)應(yīng)為整數(shù)，方位以為下標(biāo)，距離以采樣點(diǎn)序號(hào)j為下標(biāo)，形成二維表Position[3600,640]。程序啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行一次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換運(yùn)算，在表中填寫(xiě)每個(gè)極坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的屏幕直角坐標(biāo)。量程變換時(shí)，由于雷達(dá)始終在當(dāng)前程范圍內(nèi)沿徑向等距離采樣M點(diǎn)，因此，每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的屏幕位置不變，即二維表不變。只是顯示屏幕上某點(diǎn)的距離值時(shí)，乘以不同的量程系數(shù)即可。

實(shí)際繪圖時(shí)，每收到一幀雷達(dá)數(shù)據(jù)，原始采樣點(diǎn)根據(jù)方位、距離查表，可直接獲得屏幕坐標(biāo)。對(duì)于需要補(bǔ)償?shù)狞c(diǎn)，有兩種補(bǔ)償方法。一種是收到下一幀數(shù)據(jù)后，通過(guò)線性插值計(jì)算補(bǔ)償。另外一種是徑向插值點(diǎn)直接復(fù)制前一點(diǎn)數(shù)據(jù)，圓周向直接復(fù)制前一條掃描線數(shù)據(jù)。比較兩種補(bǔ)償方法，發(fā)現(xiàn)對(duì)回波圖顯示效果無(wú)明顯影響，而后一種方法不必進(jìn)行額外計(jì)算，僅需要進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制。因此，采用直接復(fù)制數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用二維表簡(jiǎn)化統(tǒng)一前述數(shù)據(jù)補(bǔ)償操作，程序效率顯著提高。

另外，雷達(dá)經(jīng)常會(huì)進(jìn)行正北校正(旋轉(zhuǎn))、偏心(平移)等操作，也關(guān)系到坐標(biāo)的運(yùn)算。采用查表法之后，旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)是在原始方位角增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度，直接查表即可。偏心則是中心點(diǎn)(CenterX，CenterY)的值變?yōu)?CenterX+Δx，CenterY+Δy)，僅進(jìn)行加法運(yùn)算，雷達(dá)終端程序負(fù)擔(dān)很小。

本發(fā)明還針對(duì)雷達(dá)實(shí)時(shí)成像屏幕刷新速度快，提出的圖像閃爍抑制方案，具體如下：

雷達(dá)回波數(shù)據(jù)是一種連續(xù)的流數(shù)據(jù)，需要實(shí)時(shí)顯示、處理以提供及時(shí)的目標(biāo)信息。工程中常遇到因?yàn)楫?huà)面刷新過(guò)快導(dǎo)致的圖像閃爍，嚴(yán)重影響顯示效果，必須予以抑制。

1)閃爍原因

在建立回波點(diǎn)與屏幕顯示坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系后，若要把回波顯示在屏幕上，需要實(shí)時(shí)刷新顯示每個(gè)屏幕像素點(diǎn)。由于雷達(dá)旋轉(zhuǎn)速度高(某型雷達(dá)2.4轉(zhuǎn)/秒)，屏幕刷新快，直接GDI繪圖，每個(gè)像素點(diǎn)的變化就全屏刷新一次，屏幕閃爍嚴(yán)重，人眼無(wú)法觀察到穩(wěn)定的圖像。

2)本提案提出基于DirectX的解決思路

要在PC機(jī)上高速顯示圖像，采用的技術(shù)一般是DirectX或OpenGL。目前一般DirectX繪圖，是利用DirectX提供的SDK接口，把回波點(diǎn)定義為基本圖元，采用某種渲染方式繪制，在顯示雷達(dá)回波時(shí)大多選擇頂點(diǎn)集合渲染或三角形集合渲染。可采用DirectX3D以三角形集合方式渲染圖形并建立頂點(diǎn)索引實(shí)現(xiàn)圖形繪制。

采用Directx圖形開(kāi)發(fā)接口，其中主平面(Primary surface)是與屏幕顯示直接對(duì)應(yīng)的顯存區(qū)域，離屏平面(offscreen surface)是與主平面對(duì)應(yīng)的后備緩沖區(qū)。接收采樣數(shù)據(jù)更新離屏平面，通過(guò)平面翻轉(zhuǎn)復(fù)制到主平面顯示，翻轉(zhuǎn)時(shí)間根據(jù)人眼視覺(jué)暫留時(shí)間設(shè)計(jì)為40ms，可以使圖像平滑穩(wěn)定地實(shí)時(shí)顯示。

為了提高程序效率，采用映射算法訪問(wèn)顯存地址，根據(jù)回波強(qiáng)度給相應(yīng)的像素點(diǎn)顯示顏色賦值，不必建立頂點(diǎn)緩沖區(qū)，也不調(diào)用經(jīng)多層封裝的渲染函數(shù)，以最直接的方式刷新屏幕顯示，占用資源盡可能減少，很好地解決了屏幕閃爍問(wèn)題。實(shí)際測(cè)試表明：相比于渲染方法，直接映射顯存的方式CPU占用率更低。圖4為回波數(shù)據(jù)處理流程。

3)本方案提出結(jié)合查表策略的回波圖顯示技術(shù)

對(duì)于直接寫(xiě)顯存方法的關(guān)鍵問(wèn)題有兩個(gè)，一是欲操作像素點(diǎn)的快速定位，即寫(xiě)哪里；二是顏色值的確定，即寫(xiě)什么。

顯卡顯示平面顏色深度為Deep位(當(dāng)前多為32位)，即用連續(xù)的Deep/8個(gè)字節(jié)表示一個(gè)像素點(diǎn)的顏色值。針對(duì)顯示平面，某像素點(diǎn)(x，y)對(duì)應(yīng)顯存區(qū)域起始地址偏移的連續(xù)Deep/8個(gè)字節(jié)。其中surfacePitch為顯示平面的顯存跨度即行寬，單位Byte，與屏幕分辨率相關(guān)，可以通過(guò)DirectX提供的函數(shù)在創(chuàng)建顯示平面時(shí)獲取。

按照此方法繪圖，結(jié)合前述查表法，二維表中不是記錄方位距離對(duì)應(yīng)的屏幕直角坐標(biāo)(Xij，Yij)，而是直接記錄對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的顯存位置值Pos，既減小了所占存貯空間，又進(jìn)一步減少實(shí)時(shí)計(jì)算量，提高顯示速度。

雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)在屏幕上的顯示可以按兩種模式：?jiǎn)紊Ｊ胶筒噬Ｊ剑瑔紊Ｊ饺鐖D5所示。

在單色顯示模式下，由回波強(qiáng)度對(duì)應(yīng)到同種顏色不同灰度的顏色值，回波越強(qiáng)顏色越深，可以根據(jù)要求以紅黃藍(lán)綠白等不同單色顯示回波，隨時(shí)切換，避免長(zhǎng)期觀察帶來(lái)的視覺(jué)疲勞。

每個(gè)像素點(diǎn)顏色值以(R，G，B，Alpha)表示。Alpha為顏色透明度，可實(shí)現(xiàn)某些疊加顯示的半透明效果。單色回波圖像顏色換算：

其中，Eij∈[0，255]為回波點(diǎn)采樣值反映回波強(qiáng)度，CM為顏色矩陣，根據(jù)回波顯示顏色設(shè)置。

如綠色：藍(lán)色：

彩色顯示模式下，回波強(qiáng)度對(duì)應(yīng)指定色階，如最強(qiáng)以紅色表示，逐漸遞減的強(qiáng)度分別以橙、黃、綠、藍(lán)等表示，則可以繪制出彩色漸變的回波圖像，一般目標(biāo)邊緣回波較弱，越靠近中心回波越強(qiáng)，由回波強(qiáng)度分割的區(qū)域一目了然，可以直觀地觀察到圖像的連通特性，方便對(duì)海岸線、目標(biāo)、雜波等的判定。彩色回波圖像顏色換算：

其中fR(Eij)、fG(Eij)、fB(Eij)為顏色值的R、G、B分量以回波強(qiáng)度為自變量的函數(shù)，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)若組干不同的函數(shù)，使得回波圖像呈現(xiàn)不同的顯示效果。

本發(fā)明還提出了將雷達(dá)圖像疊加衛(wèi)星地圖的方案，具體如下：

雷達(dá)回波形成的圖像一定程度上可以反映海岸線形狀及一些特征地貌，但是需要雷達(dá)觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)并熟悉地形才能分辨。雷達(dá)圖像疊加衛(wèi)星地圖，可以方便地獲取目標(biāo)所在位置地理坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)及與周邊重要監(jiān)視區(qū)域的位置關(guān)系，直觀地顯示雷達(dá)勢(shì)力范圍內(nèi)的綜合態(tài)勢(shì)。

1)技術(shù)需求分析

雷達(dá)圖像疊加衛(wèi)星地圖需要解決的主要問(wèn)題：衛(wèi)星地圖的獲?。焕走_(dá)和衛(wèi)星地圖的坐標(biāo)統(tǒng)一和配準(zhǔn)；雷達(dá)量程變化、偏心時(shí)，疊加的地圖要實(shí)時(shí)同步變化。

2)分檔無(wú)級(jí)變換衛(wèi)星圖像的獲取

目前獲得衛(wèi)星地圖數(shù)據(jù)最簡(jiǎn)單方便且低成本的途徑是，利用谷歌地圖提供的API自行開(kāi)發(fā)地圖下載程序，自動(dòng)下載雷達(dá)安裝點(diǎn)為中心的指定范圍、指定縮放比例的最新衛(wèi)星地圖，保存為一種壓縮的位圖格式文件。

某型雷達(dá)最大量程24海里，量程10檔。如果僅以最大量程為邊界下載衛(wèi)星地圖，量程切換到較小檔時(shí)，衛(wèi)星地圖相應(yīng)放大，無(wú)法顯示更多細(xì)節(jié)，達(dá)不到觀察近岸地理特征的要求。因此采用分檔下載方式，以雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)為中心，正北向上，分別以每檔量程范圍為邊界，下載各檔量程對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星地圖。同一量程內(nèi)衛(wèi)星地圖的縮放、平移利用DirectX提供的縮放、平移功能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變化。

具體的，以雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)為中心，正北向上，分別以每檔量程范圍為邊界，下載雷達(dá)各檔量程對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星地圖；利用DirectX對(duì)同一量程內(nèi)衛(wèi)星地圖進(jìn)行縮放或平移；將雷達(dá)回波圖和衛(wèi)星地圖進(jìn)行精確校準(zhǔn)。

3)基于標(biāo)志物的精確校準(zhǔn)

雷達(dá)回波圖與疊加的衛(wèi)星地圖必須精確校準(zhǔn)，顯示的目標(biāo)位置才能真實(shí)反映近岸態(tài)勢(shì)。雷達(dá)回波圖和衛(wèi)星地圖的配準(zhǔn)步驟包括：以所述疊加的衛(wèi)星地圖的正北為基準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)雷達(dá)回波圖像到與其吻合；根據(jù)標(biāo)志物對(duì)所述疊加的衛(wèi)星地圖進(jìn)行縮放微調(diào)，使得所述標(biāo)志物的回波圖像能與衛(wèi)星地圖很好吻合；計(jì)算獲取雷達(dá)回波顯示區(qū)域任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，并將所述經(jīng)緯度坐標(biāo)投影成直角坐標(biāo)；以雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，將屏幕上的每個(gè)點(diǎn)與地理坐標(biāo)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

對(duì)于雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)的精確定位：用差分GPS精確定位雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)的經(jīng)緯度，定位精度到“米”。在地圖下載API中輸入此經(jīng)緯度標(biāo)示雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)位置，并以此為中心下載地圖。雷達(dá)終端上疊加的衛(wèi)星地圖可以上下左右平移進(jìn)行微調(diào)，使回波圖像圓心對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)架設(shè)位置，并保存當(dāng)前衛(wèi)星地圖位置坐標(biāo)為缺省坐標(biāo)。

1)回波圖像正北校正

雷達(dá)架設(shè)之后，回波數(shù)據(jù)方位0角可能與正北之間不是完全對(duì)準(zhǔn)，需要進(jìn)行校北。以疊加的衛(wèi)星地圖的正北為基準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)雷達(dá)回波圖像到與之吻合，保存當(dāng)前雷達(dá)旋轉(zhuǎn)角度為正北校正角。

2)利用標(biāo)志物對(duì)準(zhǔn)回波圖像與衛(wèi)星地圖

雖然衛(wèi)星地圖下載是根據(jù)各檔量程范圍確定的邊界，但難免會(huì)存在微小誤差和變形。實(shí)際應(yīng)用中，一般根據(jù)標(biāo)志物對(duì)疊加的衛(wèi)星地圖進(jìn)行縮放微調(diào)，使各標(biāo)志物的回波圖像能與衛(wèi)星地圖吻合良好，標(biāo)志物如岸線輪廓、礁石、航標(biāo)、岸邊典型建筑物等。

3)計(jì)算雷達(dá)回波圖像的經(jīng)緯度

完成上述配準(zhǔn)后，通過(guò)計(jì)算可以獲取雷達(dá)回波顯示區(qū)域任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。地球是一個(gè)橢球體，經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系需要進(jìn)行投影。根據(jù)不同位置和應(yīng)用需求，有多種投影方式。其中通用橫軸墨卡托投影UTM是一種精度高、變形幅度小且分布均勻、適用范圍廣的投影方式。以此為基準(zhǔn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在我國(guó)沿海范圍，能夠得到較好效果。

目前所用衛(wèi)星地圖的參考橢球是WGS－84橢球，以地心坐標(biāo)為基準(zhǔn)，進(jìn)行屏幕直角坐標(biāo)—地心直角坐標(biāo)—地理坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。以雷達(dá)架設(shè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換公式和流程，將屏幕上的每個(gè)點(diǎn)與地理坐標(biāo)對(duì)應(yīng)起來(lái)。

表1 WGS－84參數(shù)表

大地坐標(biāo)(經(jīng)緯度)為，其中為經(jīng)度，為緯度，Η為海拔高度。則相應(yīng)的在地心坐標(biāo)系中的位置如下：

其中，N為卯酉圈曲率半徑：

雷達(dá)安裝點(diǎn)為原點(diǎn)的極坐標(biāo)(ψ，θ，γ)

圖6顯示了雷達(dá)回波與衛(wèi)星地圖的疊加效果?？梢钥吹綅u嶼、山峰、海岸線輪廓等與雷達(dá)回波較準(zhǔn)確地重疊，能夠直觀地看到動(dòng)目標(biāo)所處位置和近岸綜合態(tài)勢(shì)。

本發(fā)明還提供了顯示控制的同步方案

由于下載的衛(wèi)星地圖數(shù)據(jù)不是矢量電子地圖數(shù)據(jù)，因此地圖縮放、平移等操作都必須在雷達(dá)終端程序中自行完成。雷達(dá)的偏心操作只是屏幕直角坐標(biāo)的中心點(diǎn)平移變換，直接對(duì)衛(wèi)星地圖的中心點(diǎn)做出對(duì)應(yīng)平移即可。

雷達(dá)量程的變化，涉及到地圖動(dòng)態(tài)加載，由于衛(wèi)星地圖數(shù)據(jù)量較大，為了避免過(guò)多耗用計(jì)算機(jī)內(nèi)存，可以在雷達(dá)架設(shè)時(shí)針對(duì)雷達(dá)各量程，配準(zhǔn)相應(yīng)的衛(wèi)星地圖存放在硬盤(pán)中，在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要調(diào)入內(nèi)存。調(diào)入方法是當(dāng)前量程及其相鄰的上下各一檔量程對(duì)應(yīng)的地圖及配準(zhǔn)數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存，這樣量程改變時(shí)，無(wú)論量程增加或減小，其對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星地圖已在內(nèi)存中，可以快速顯示。同時(shí)從硬盤(pán)把需要更新的地圖調(diào)入內(nèi)存，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的并行性，達(dá)到雷達(dá)回波實(shí)時(shí)顯示在疊加的衛(wèi)星地圖上的效果。

實(shí)際應(yīng)用中，將雷達(dá)回波實(shí)時(shí)顯示在疊加的衛(wèi)星地圖上，具體包括：

在雷達(dá)架設(shè)時(shí)針對(duì)雷達(dá)各量程，配準(zhǔn)相應(yīng)的衛(wèi)星地圖并存儲(chǔ)；

調(diào)取雷達(dá)當(dāng)前量程及其相鄰的上下各一檔量程對(duì)應(yīng)的地圖及配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。

本發(fā)明提供的雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理方法，通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)采樣密度不足、運(yùn)算取整誤差分別提出了不同的補(bǔ)償方案，而針對(duì)雷達(dá)實(shí)時(shí)成像屏幕刷新速度快，提出的圖像閃爍抑制方案，及結(jié)合查表策略的回波圖顯示技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字化回波顯示中圖像顯示漏點(diǎn)補(bǔ)償、圖像閃爍及衛(wèi)星地圖疊加定位的問(wèn)題提供有效的解決方法，速度快、實(shí)現(xiàn)效率高。

實(shí)施例二

參見(jiàn)圖7，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理裝置，所述裝置包括插值門(mén)限補(bǔ)償模塊201和抑制圖像閃爍模塊202，

插值門(mén)限補(bǔ)償模塊201包括判斷單元2011和補(bǔ)償單元2012，

判斷單元2011用于接收到一幀雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)時(shí)，判斷所述雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的徑向采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)是否小于K/2，和/或，判斷雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的圓周采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)是否小于π*K，其中，與雷達(dá)回波繪制的圓形相切的正方形區(qū)域分辨率為K*K；

補(bǔ)償單元2012用于在所述判斷單元的判定結(jié)果為小于時(shí)，在徑向和/或圓周向進(jìn)行雙線性插值方式補(bǔ)齊所缺的采樣點(diǎn)；并獲取回波采樣數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)，計(jì)算所述極坐標(biāo)對(duì)應(yīng)方位角的三角函數(shù)值；對(duì)所述方位角和所述極坐標(biāo)進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取整得到取整誤差；所述取整誤差大于誤差門(mén)限時(shí)，進(jìn)行線性插值補(bǔ)償；所述取整誤差小于等于誤差門(mén)限時(shí)，直接取整；

抑制圖像閃爍模塊202，用于將所述雷達(dá)回波數(shù)據(jù)極坐標(biāo)的方位角和距離，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)為直角坐標(biāo)系的橫縱坐標(biāo)；根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)獲取像素點(diǎn)的顯存位置值，存儲(chǔ)所述顯存位置值。

另外，裝置還包括回波圖顯示模塊203，用于在雷達(dá)架設(shè)時(shí)針對(duì)雷達(dá)各量程，配準(zhǔn)相應(yīng)的衛(wèi)星地圖并存儲(chǔ)；調(diào)取雷達(dá)當(dāng)前量程及其相鄰的上下各一檔量程對(duì)應(yīng)的地圖及配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。

本發(fā)明提供的雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)的處理裝置，利用插值門(mén)限補(bǔ)償模塊對(duì)雷達(dá)回波采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)采樣密度不足、運(yùn)算取整誤差分別提出了不同的補(bǔ)償方案，而利用抑制圖像閃爍模塊對(duì)雷達(dá)實(shí)時(shí)成像屏幕刷新速度快，提出圖像閃爍抑制方案，及結(jié)合查表策略的回波圖顯示技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字化回波顯示中圖像顯示漏點(diǎn)補(bǔ)償、圖像閃爍及衛(wèi)星地圖疊加定位的問(wèn)題，速度快、實(shí)現(xiàn)效率高。

本發(fā)明實(shí)施例中，編程語(yǔ)言Microsoft Visual C#2010，PC機(jī)配置：Intel Core i3CPU、2.53GHZ、4G內(nèi)存、Microsoft Windows732位操作系統(tǒng)。雷達(dá)每分鐘掃描25圈，每圈采樣1800條徑向采樣線，每條采樣線量程內(nèi)采樣320點(diǎn)。單純的雷達(dá)數(shù)據(jù)接收并顯示回波，CPU占用率低于5％?；夭▓D像清晰飽滿流暢。

目前采用這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)的海岸監(jiān)視雷達(dá)終端已經(jīng)在全國(guó)沿海省市大面積推廣，擔(dān)負(fù)日常戰(zhàn)備值班，并在若干重大活動(dòng)安保系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。